郭俊春

（大同煤業金鼎活性炭有限公司，山西大同 037003）

煤炭作為我國長時間使用的一次能源，是煤炭加工的基礎產品，其技術要求及附加值不高，而在長期的發展中，煤基活性炭作為一種基于優質煤炭為主要原料進行生產的高附加值產品，其技術含量較高[1]。煤基活性炭具有豐富的孔隙結構特征，穩定的物理化學性，吸附性能良好，在各個領域中應用較為廣泛。

1 煤基活性炭生產技術工藝

1.1 煤基活性炭生產原理

煤基活性炭生產過程主要包括了備煤、成型、碳化、活化以及產品后處理幾個步驟。根據具體的活化方式，煤基活性炭在生產過程中可以分為物理活化、化學活化以及物理化學活化。其中，物理活化方式主要就是利用水蒸氣、煙道氣以及二氧化碳等氣體在高溫以及碳化中產生的氧化還原反應進行活化處理，生產二氧化碳、氫氣等氣體，再利用碳燒失實現造孔的效果。而化學活化方式就是通過化學試劑將原料浸潤，在混合之后，對其進行碳化以及活化處理，再通過回收化學藥品等流程進行制作。

通過化學活化法制作的活性炭比表面積較大，但因為生產過程中對于設備具有較為顯著的腐蝕性，活性炭產品中也會殘留活化劑，必須要對其進行清洗，這樣不僅僅會增加成本，還會造成較為嚴重的污染問題，此種方式逐漸淘汰[2]。現階段，我國在煤基活性炭的處理過程中主要應用的方式是物理活化方式。

1.2 煤基活性炭生產工藝

在煤基活性炭的生產過程中，主要應用物理活化方式，此工藝主要分為原煤破碎活性炭生產、成型活性炭生產工藝以及粉狀的活性炭生產工藝技術。

1.2.1 原煤破碎活性炭生產工藝

原煤破碎活性炭生產技術是一種將原煤破碎處理，再進行碳化、活化、破碎、包裝生產的工藝過程，其主要的流程具體如圖1所示。此種技術工藝簡單，操作靈活，投資不高，具有成本低廉的特點，可以在一些物理強度較高且反應性較強的原煤中應用。其產品主要就是在廢水處理中應用，而一些大粒徑的活性炭產品則主要在食品工業的脫色領域中應用。

圖1 原煤破碎活性炭生產工藝流程

1.2.2 成型活性炭生產工藝

成型活性炭結合具體的狀況可以劃分為不同的類型，主要有壓塊活性炭、球形以及柱狀的活性炭，其主要的生產工藝具體如下。

1.2.2.1 壓塊活性炭生產

壓塊活性炭生產工藝在國外的應用范圍廣泛，我國則是在20世紀90年代的后期開始應用。在生產中，主要是通過干法造粒處理，對原煤的黏接性有著一定的要求，其具體的生產工藝具體如圖2所示。

圖2 壓塊活性炭生產流程

1.2.2.2 柱狀活性炭生產工藝

柱狀活性炭生產工藝是在我國應用范圍較廣的工藝，其工藝較為復雜。此種工藝手段較為成熟，生產的設備也相對較為可靠，在生產中對于原料的要求不高，生產的活性炭孔隙分布均勻，具有良好的產品吸附性能以及可調性，機械強度也較高；在實踐中應用范圍較為廣泛，可以在液相吸附以及氣相吸收中應用，具體的工藝流程如圖3所示。

1.2.2.3 球形活性炭生產工藝

此種工藝流程與柱狀活性炭的生產流程大致相同，具體如圖4所示。

圖3 柱狀活性炭生產工藝流程

圖4 球形活性炭生產工藝流程

1.2.3 粉狀活性炭生產工藝

粉狀活性炭的生產工藝較為簡單，在操作中原煤在磨粉之后，符合粒度要求之后再進行碳化、活化處理即可獲得成品。此種類型的活性炭主要是作為副產品生產，價格也相對較低，沒有單獨生產的價值。在一般狀況下，都是將原煤破碎活性炭以及成型的活性炭余下的活化料進行處理，形成粉狀的活性炭，其主要是在上下水處理以及土壤改良中應用，在垃圾焚燒產生的煙氣處理中應用也較為廣泛。

1.3 煤基活性炭生產設備

碳化以及活化是煤基活性炭生產的重要環節，需要應用到熱效率高且產能較大、自動化程度較高的新型碳化以及活化設備。

1.3.1 碳化設備

碳化過程是將原料煤在與空氣隔離的條件下進行低溫干餾，進而有效降低非碳元素，進而生產出與活化工序吻合且具有初步發育孔隙結構的碳化料，其具有高機械強度的特征。隨著我國煤基活性炭生產逐漸成熟，現階段應用較為廣泛的碳化設備主要是回轉碳化爐，綜合其加熱方式分析可以分為內熱式以及外熱式兩種類型。

內熱式回轉碳化爐主要應用于煤基活性炭的碳化過程中，也是現階段我國活性炭生產廠家中應用較為主要的碳化設備。內熱式回轉碳化爐主要是利用犧牲部分原料為碳化提供能源，導致其碳化得率不高，無法提升整體產能。外熱式回轉碳化爐是在原料煤在碳化過程中產生的一些揮發作為其主要的能源來源，具有一定的節能效果，在生產中其產生的尾氣量也相對較少，便于回收應用。其具有多倉式的結構特征，可以有效的增加外熱類型碳化爐的處理能力。

1.3.2 活化設備

活化主要是利用水蒸氣、氧化等活化氣體以及碳產生氧化還原反應，將原有閉塞孔開放，可以擴大其原有的孔隙，這也是生產活性炭重要流程。現階段，主要應用的設備主要有斯列普爐和多膛爐。

2 我國煤基活性炭生產發展趨勢

2.1 大型化的生產規模

我國是較大的煤基活性炭生產國以及出口國，對于世界活性炭市場的影響較大，但我國活性炭生產企業較少，經濟實力不佳，缺乏足夠的技術力量支撐，沒有充分凸顯自身的價值，也缺乏規模效應，僅僅利用自身的資源優勢獲得經濟效益，無法與大型的企業競爭。

隨著我國煤炭行業的優化調整，現階段對于資源集中利用較為重視，煤炭資源集中化程度相對提升，這樣有效地推動了活性炭生產企業的發展，這對于市場環境的優化以及持續發展有著積極的作用[3]。

2.2 現代化的生產設備

隨著國內活性炭生產企業的發展，一些大型的活性炭企業也應用了現代化的生產設備，這些生產設備的應用提升了物料輸送的效率，實現了自動化的控制與管理，對于企業的現代化發展有著積極的價值與作用。

2.3 產品的多樣化

基于應用范圍的角度分析，我國產品主要集中在化工、軍事以及醫藥等領域，而隨著技術手段的逐漸成熟，現階段主要拓展到國民經濟的各個領域中，活性炭產品呈現高質量的發展趨勢。

一些廠家通過對高質量的活性炭產品研發，帶動了企業的發展，我國的活性炭工業發展發展勢頭顯著，領域也在不斷地拓展[4]。

2.4 節能化

多數的生產企業在生產中始終貫穿節能減排的理念，在生產過程中通過余熱鍋爐、煙氣循環等方式實現資源的結余利用，通過二次燃燒等方式加強對有毒氣體的控制，可以在根本上降低污染，提升資源的利用效率。

3 結語

我國活性炭產業發展迅速，技術、設備以及工藝手段在不斷的提升，呈現規模化、集約化以及產業化、現代化的發展趨勢，隨著技術的發展與成熟，我國活性炭企業會利用自身的資源優勢，凸顯規模化特征，這對于活性炭企業的持續發展來說有著積極的價值與意義。